复合材料中的增强纤维.pptVIP

3.6.4. 表面处理 纤维全部由亚甲基组成，无任何极性基团，因此界面粘合差。 1、等离子体处理是常用的方法 He、Ar、H2、N2、CO2，NH3。用O2等离子体处理以后，深度可达30nm，并引入了羧基和碳基，但等离子体处理不宜太深，否则会损失力学性能。 2、另一种方法——将少量的乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）混入PE纺丝液中。纺制成含有EVA的HSPE纤维，它与环氧树脂界面粘合性好。 HSPE的主要用途 1、防弹衣 这是高强高模聚乙烯纤维的一大应用领域。主要以无纬布形式用于防弹衣、防弹头盔及防弹板材的制造。 防弹效果的关键是材料对特定速度下的子弹能量的吸收水平和作用机理，纤维的比模量和纤维内的声波传递速度决定了纤维的防弹潜能，高强高模聚乙烯纤维与其它用于弹道保护的纤维相比，其比模量及纤维内声速较高，而且防弹衣的质量轻、挠曲性能佳，因此其穿着舒适性好。由于这种纤维内的声波速度较高，因而子弹的冲击能可迅速分散到较大的面积上，从而缩小了背心内表面出现的凹陷深度，减轻非贯穿性伤害。 纤维种类 断裂功（指数） 声波速度（米/秒） UHMWPE DC85 100 10000 芳纶（防弹） 70 7500 2 防弹头盔 高强高模聚乙烯纤维质量轻，而且这种纤维具有极高的能量吸收水平和很快的冲击波扩散速度。采用其为原料制成的轻质防弹头盔，还具有耐水、耐潮湿、耐化学腐蚀、耐太阳暴晒、防辐射、舒适凉快、受弹击不跳弹伤人等优点。 3 防弹板材 高强高模聚乙烯纤维的单向预浸料可压制成不同厚度、不同防护等级的防弹板，具有优良的防破甲和防穿甲性能，已应用于轻型坦克、水陆两用坦克、装甲车、防弹汽车、运钞车、防暴隔离装置、防暴周转箱等等。 4 绳 使用该纤维制得的绳可浮于水面上，可挠曲而且伸长很小，耐腐蚀性、耐磨性和耐疲劳性极好，故而这种绳具有很长的使用寿命；应用于远洋巨轮、军舰用缆绳、锚绳，拖轮用拖绳，登山绳，降落伞绳等等。近海采油平台和深海底采集锰岩球等工作所用绳缆尤其要求绳质轻而强度大，耐腐蚀、耐磨损，在海洋工程领域极具发展前景。 * Description of applications Heavy duty ropes significant part of DSM HPF business. Growth expected (30% per year) B．气化氧化法 机理：用气体对CF表面进行氧化，使基体表面积增大，活性官能团增多，所制CF复合材料剪切强度提高，而抗拉强度基本不变。（1）空气氧化 管式炉中进行，反应温度350－600℃，时间据CF种类和要求而定。 优点：设备简单，反应时间短，易于CF生产线衔接进行连续处理，无污染。 缺点：反应难控制，易使纤维纵深氧化，使CF强度损失严重。但加入适量的SO2或卤素、卤代氢能防止CF过渡氧化。 （2）O2或O3 一般混合使用。  （3）CO2作氧化剂 如：温度900－1300℃，时间3－240秒，纤维重量损失0.5－7％。处理后复合材料的剪切强度可从21MPa提高到70MPa，而单丝的抗拉强度基本未变。 C．液相处理法 作用机理：表面刻蚀作用。在纤维表面形成微孔或刻蚀沟槽，同时引入官能团。 特点：反应易控制，只氧化纤维表面，而气相处理法易渗透深处，操作方法多为间歇操作，处理时间长。有废酸废液产生，环境污染。(1) 酸处理： 用酸处理后，使纤维表面氧化，可取得与树脂有较好的界面粘合效果，最常用的酸为硝酸。 例如：粘胶基CF在60％的浓硝酸处理时，其表面积和官能团均增加，官能团主要是－COOH，因此与树脂的粘结性能增加。除硝酸外，还可用H2SO4作表面处理，效果也比较好，CM剪切强度改善较为多。 （2）其它液相氧化剂处理碱性溶液 NaClO 次氯酸钠 KMnO4 高锰酸钾 K2Cr2O7 重铬酸钾 效果最好的除了硫酸以外，在碱性溶液中NaClO是一种有效的表面处理剂，但其作用比硫酸来得缓慢。 例如：15％NaClO/40%H2SO4处理10分钟，使CF剪切强度从30MPa到60MPa。 应注意的是液相处理后，CF的洗净是非常重要的。因为未洗净的CF表面沉积有相当数量的块状物的缘故。 D．电化学氧化法 阳极— CF 阴极— Ni、graphite、Cu、Pt 电解质溶液—HNO3、H2SO4等，NaOH、KF、NaCl等 在一定电流密度下，靠电解产生的初生态氧对C